LUCIANA MACHADO CARDOSO
INFLUÊNCIA DAS DIFERENTES TEMPERATURAS DE RE-CALCINAÇÃO NAS PROPRIEDADES DA PASTA DE GESSO
RECICLADO
Ijuí 2016
INFLUÊNCIA DAS DIFERENTES TEMPERATURAS DE RE-CALCINAÇÃO NAS PROPRIEDADES DA PASTA DE GESSO RECICLADO
Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Civil apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Civil.
Orientador: Prof. Me. Lucas Fernando Krug
Ijuí 2016
INFLUÊNCIA DAS DIFERENTES TEMPERATURAS DE RE-CALCINAÇÃO NAS PROPRIEDADES DA PASTA DE GESSO
RECICLADO
Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado para a obtenção do título de ENGENHEIRO CIVIL e aprovado em sua forma final pelo professor orientador e pelo membro da banca examinadora.
Ijuí, 21 de dezembro de 2016
Prof. Lucas Fernando Krug Mestre pela Universidade do Vale do Rio dos Sinos – UNISINOS - Orientador Prof. Lia Geovana Sala Coordenadora do Curso de Engenharia Civil/UNIJUÍ BANCA EXAMINADORA Prof. Diorges Carlos Lopes Mestre pela Universidade Federal de Santa Maria - UFSM
Prof. Lucas Fernando Krug (UNIJUÍ) Mestre pela Universidade do Vale do Rio dos Sinos – UNISINOS
A todos que torcem pelo meu sucesso profissional, essa conquista é dedicada a vocês.
caminho, foi a fé na providência Divina que me deu força e coragem para continuar.
Aos meus pais Pedro Parodi Cardoso e Marlene Machado Cardoso, por toda a dedicação, afeto e amor. Obrigada por acreditarem na minha capacidade e sonharem comigo este sonho, as palavras são insuficientes para demonstrar o tamanho do amor que sinto por vocês.
Ao meu irmão Emanuel Cardoso, aos meus primos, que são praticamente irmãos, Morgani, Bianca e Guilherme, aos padrinhos, tios, amigos da família, obrigada pelas orações, amizade e carinho. Amo vocês.
Aos amigos que fiz durante os anos de graduação, especialmente aos amigos Daniela Dolovitsch, Renan Fracaro e Uilian Gutterres, obrigada por todas as caronas, conversas, jantas e essa amizade incrível que vou guardar para sempre no meu coração. Aos integrantes do grupo PET com os quais convivi muitas das minhas manhãs de universitária, e a colega Ana Korb, pelo auxilio na realização da parte prática deste trabalho.
A todos os Mestres, pelos ensinamentos, em especial a professora Fernanda da Cunha Pereira e ao meu orientador Lucas Fernando Krug pela sua disponibilidade, dedicação e auxilio no desenvolvimento deste trabalho, suas orientações foram de grande importância para o meu aprendizado.
A Star Gesso pela doação tanto do gesso comercial quanto dos resíduos triturados. Ao Laboratório de Engenharia Química da Universidade Federal de Santa Maria pela realização da difração de raio-X, e a Mariana Bassaco. Ao Laboratório de Engenharia Civil da Unijuí, pela cedência do espaço e ao funcionário Luiz Donato, pelo auxilio prestado.
“Cada fim venta um começo. Cada ponto final abre espaço para uma nova frase.” Rubens Alves
propriedades da pasta de gesso reciclado. 2016. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Ijuí, 2016.
O gesso utilizado na construção civil é obtido através do processo de calcinação da gipsita, e sua utilização vem crescendo progressivamente, pois o gesso possui uma grande variedade de aplicações. Os resíduos gerados por esta utilização são resultantes principalmente do desperdício de materiais na execução das atividades de construção e demolição, dos processos construtivos adotados e do planejamento de atividades no canteiro de obras. O volume de resíduo de gesso gerado varia em função do local e do sistema construtivo adotado, chegando em algumas regiões a até 5% do volume total de todo resíduo gerado pelas atividades de construção e demolição. O gesso dispostos em aterros sanitários, ou de forma clandestina agrava a situação da poluição ambiental, em virtude da sua toxidade. Em contrapartida os resíduos limpos e separados de outros resíduos da construção readquirem as características químicas da sua matéria-prima a gipsita. No Brasil, o CONAMA estabelece que os geradores de resíduos provenientes da construção civil devem se responsabilizar pela destinação final dos rejeitos, e o gesso segundo o mesmo é classificado como resíduo de construção classe B, um resíduo reciclável. Devido a necessidade de encontrar uma forma de reaproveitar os resíduos de gesso gerados pela construção civil, este trabalho de conclusão de curso objetiva estudar a influência das temperaturas de re-calcinação a 100ºC, 150ºC e 180ºC nas propriedades físicas e mecânicas da pasta de gesso reciclado, os resíduos utilizados para a pesquisa são oriundos das atividades da construção civil. Através dos ensaios de granulometria, massa unitária, consistência normal, tempo de pega, dureza e resistência a compressão, conclui-se que a temperatura influencia nas propriedades físicas e mecânicas do gesso re-calcinado.
gypsum paste. 2016. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Ijuí, 2016. The gypsum used in civil construction is obtained through the gypsum calcination process, and its utilization has been increase in a progressive way, since gypsum has great variety of applications. The waste generated by its utilization are mainly by the material waste in construction and demolition activities, generated by the adopted construction process and the activities planning at the construction site. The total volume of gypsum residue varies according to the site and the construction system adopted, reaching in some regions up to 5% of the total waste volume made by the construction and demolition activities. The gypsum disposed in landfills site, or clandestinely, aggravates the environmental pollution situation, because of its toxicity. On the other hand, clean residues separated of the material waste reacquire the chemical characteristics of the gypsum raw material. In Brazil, CONAMA establishes that waste generators from the construction industry should be responsible for the final waste destination, and the gypsum according to it, its classified as construction waste class B, a recyclable waste. Due to the necessity to find a way to reuse gypsum waste made by the construction industry, this final paper aims to study the influence of the recalcination temperatures at 100ºC, 150ºC and 180ºC on the physical and mechanical properties of recycled gypsum paste. The residues used in this research came from construction activities. Through granulometry tests, unit weight, consistency paste, time grip, hardness and compression resistence, it is concluded that temperature influences the physical and mechanical propreties of the recalcined gypsum.
Figura 2: Fluxograma do processo de produção do gesso ... 23
Figura 3: Frente de lavra em Araripina ... 24
Figura 4: Forno do tipo rotativo horizontal de queima indireta ... 25
Figura 5: Difração de raios-X ... 30
Figura 6: Volume de resíduo gerado pelo revestimento de paredes ... 34
Figura 7: Volume de resíduo gerado pela utilização de placas de gesso para forro .... 35
Figura 8: Resíduo de gesso oriundo da produção de peças de fundição ... 35
Figura 9: Delineamento de pesquisa ... 41
Figura 10: Obtenção do resíduo de gesso ... 42
Figura 11: Moagem do resíduo ... 42
Figura 12: Peneiramento, peneira 2mm. ... 43
Figura 13: Resíduo re-calcinado ... 44
Figura 14: Amostra quarteada ... 45
Figura 15: Peneiramento manual, peneiramento 0,212mm ... 46
Figura 16: Funil sobre o recipiente ... 47
Figura 17: Ensaio de consistência normal ... 49
Figura 18: Ensaio de tempo de pega ... 50
Figura 19: Molde de aço galvanizado ... 50
Figura 20: Corpos de Prova ... 51
Figura 21: Ensaio de dureza superficial ... 54
Quadro 2: Compostos obtidos, de acordo com Baltar, Bastos e Luz (2005) ... 28
Quadro 3: Compostos obtidos, segundo Peres, Benachour e Santos (2001) ... 28
Quadro 4: Caractéristicas físicas do Gesso de Fundição ... 32
Quadro 5: Exigências físicas do gesso para construção civil ... 33
Quadro 6: Exigências mecânicas do gesso para construção civil ... 33
Quadro 7: Propriedades físicas dos gessos reciclados... 38
Quadro 8: Propriedades mecânicas dos gessos reciclados ... 39
Quadro 9: Sigla utilizada para a denominação das amostras ... 44
Quadro 10: Relação carga x divisões do anel dinamométrico ... 53
Quadro 11: Propriedades físicas das amostras ... 57
Quadro 12: Comparativo entre os dados obtidos e o referencial teórico ... 58
Quadro 13: Consistência normal e Tempo de pega ... 60
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1: Peneiramento inicial ... 56
Gráfico 2: Análise Granulométrica ... 57
Gráfico 3: Difratogramas sobrepostos ... 59
Gráfico 4: Dureza superficial ... 62
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente
GC Gesso Comercial
LEC Laboratório de Engenharia Civil
MF Módulo de Finura
Mu Massa unitária
Máx Máximo
NBR Norma Brasileira
RCD Resíduo de construção e demolição
RF Resistente ao fogo RU Resistente a umidade R100 Resíduo re-calcinado a 100ºC R150 Resíduo re-calcinado a 150ºC R180 Resíduo re-calcinado a 180ºC ST Standard
β Beta
Ca Cálcio
Cao Óxido de cálcio
CaSO4.2H2O Sulfato de Cálcio Di-hidratado (gipsita) CaSO4.0,5H2O Sulfato de Cálcio Hemi-hidratado CaSO4.eH2O Sulfato Anidro Solúvel – Anidrita III CaSO4 Sulfato Anidro Insolúvel – Anidrita II
H2O Água H2S Gás Sulfídrico SO2 Dióxido de Enxofre SO3 Anídrido Súlfuríco ∆T Variação de tempo Φ Diâmetro
1 INTRODUÇÃO ... 16 1.1 CONTEXTO ... 16 1.2 PROBLEMA ... 18 1.2.1 Questões de pesquisa ... 19 1.2.2 Objetivos de pesquisa ... 19 1.2.3 Delimitação ... 20 1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO ... 20 2 REVISÃO DA LITERATURA ... 21 2.1 GIPSITA ... 21
2.2 O GESSO NA CONSTRUÇÃO CIVIL ... 23
2.2.1 Produção do gesso ... 23
2.2.1.1 Lavra, britagem, moagem e secagem ... 24
2.2.1.2 Calcinação ... 24
2.2.1.3 Pulverização, estabilização e ensacamento ... 25
2.2.1.4 Aditivos ... 26
2.2.2 Influência da temperatura de calcinação nos compostos da gipsita ... 27
2.2.3 Processo de hidratação do gesso e resistência mecânica ... 29
2.2.4 Difração de raios-X ... 30
2.2.5 Uso do gesso na construção civil... 31
2.3 RESÍDUOS DE GESSO NA CONSTRUÇÃO CIVIL ... 33
2.3.1 Reciclagem de resíduos de gesso ... 37
2.3.1.1 Propriedades físicas do gesso em forma de pó ... 37
2.3.1.2 Propriedades físicas da pasta de gesso ... 38
2.3.1.3 Difração de raios-x ... 38
2.3.1.4 Propriedades mecânicas ... 38
3.3 MATERIAL E MÉTODOS LABORATORIAIS ... 42
3.3.1 Materiais ... 42
3.3.2 Peneiramento e re-calcinação do resíduo ... 43
3.3.3 Difração de raios-X ... 44
3.3.4 Propriedades físicas do gesso em forma de pó ... 45
3.3.4.1 Granulometria ... 45
3.3.4.2 Massa unitária ... 47
3.3.5 Propriedades físicas da pasta ... 48
3.3.5.1 Consistência normal ... 48 3.3.5.2 Tempo de pega ... 49 3.3.6 Propriedades mecânicas ... 50 3.3.6.1 Dureza superficial ... 52 3.3.6.2 Resistência a compressão ... 54 4 RESULTADOS ... 56
4.1 PROPRIEDADES FÍSICAS DO GESSO EM FORMA DE PÓ ... 56
4.2 DIFRAÇÃO DE RAIOS-X ... 58
4.3 PROPRIEDADES FÍSICAS DA PASTA ... 60
4.3.1 Propriedades físicas da pasta com consistência normal ... 60
4.3.2 Propriedades físicas da pasta com relação água/gesso de 0,7 ... 61
4.4 PROPRIEDADES MECÂNICAS ... 61 4.4.1 Dureza superficial ... 62 4.4.2 Resistência a compressão... 63 5 CONCLUSÃO ... 66 REFERÊNCIAS ... 68 APÊNDICES ... 71
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1 INTRODUÇÃO
Este trabalho tem como tema a re-calcinação de resíduos de gesso oriundos da construção civil a temperaturas de 100ºC, 150ºC e 180ºC. Nele foram realizados comparativos das propriedades físicas e mecânicas entre o gesso reciclado e o gesso comercial (GC). O estudo possui a finalidade de verificar a influência da temperatura de re-calcinação nas propriedades da pasta, e as potencialidades da pasta gerada pela reciclagem do gesso cumprir as exigências mínimas da NBR 13207 (ABNT, 1994).
1.1 CONTEXTO
De acordo com John e Cincotto (2007), o gesso é um material muito antigo, antes dos romanos, o seu uso já era consagrado, foi um dos primeiros produtos que tornou possível a fabricação de pedras artificiais sem o uso de fornos, o que foi um enorme avanço tecnológico. Segundo os autores o gesso de construção é produzido pela calcinação do mineral natural gipso, um minério constituído essencialmente de gipsita.
Segundo Queiroz Filho, Amorim Neto e Dantas (2014), a produção mundial de gipsita em 2013 foi de 160 milhões de toneladas, um aumento de 5,3% em relação ao ano de 2012. Para os autores o Brasil é o maior produtor da América do Sul e o 11º do mundo, com uma produção em 2013 de aproximadamente 3,3 milhões toneladas, valor que representou 2,1% do total mundial.
A utilização do gesso na construção civil vem crescendo devido as suas diferentes aplicações, tais como revestimentos de paredes e tetos, peças para a decoração, placas para forro e placas acartonadas para paredes, pastas e argamassas (JOHN; CINCOTTO, 2007; BARDELLA, 2011). Os autores descrevem que o bom desempenho, a fácil aplicação e o acabamento liso são as principais vantagens da utilização do gesso, sua principal desvantagem é a incapacidade de manter-se intacto quando aplicados em locais sujeitos à umidade, pois possui baixa resistência à exposição prolongada a água.
A Associação Brasileira do Drywall (2012) descreve que todas essa variedade de aplicações do gesso na construção civil geram resíduos, e a gestão destes materiais passou a demandar mais atenção dos construtores devido as rigorosas exigências da legislação ambiental brasileira. Os
resíduos de construção gerados, de acordo com Schenini, Bagnati e Cardoso (2004) são decorrentes principalmente do desperdício de materiais na execução das atividades de construção e demolição, e são resultado do processo construtivo adotado e do planejamento de atividades no canteiro de obras.
O volume de resíduo de gesso gerado na construção civil varia em função da cultura local, do uso e dos sistemas construtivos adotados. Conforme Karpinski (2008), 2,1% dos resíduos de construção e demolição gerados na Cidade de Passo Fundo, RS são de gesso. Na cidade de São Carlos, SP, de acordo com a caracterização realizada por Marques Neto (2005) a quantidade de resíduo de gesso corresponde a 1% de todo resíduo de construção gerado. Em Fortaleza, Lima e Cabral (2013) aponta que 5% do resíduo coletado pelas empresas licenciadas e pela prefeitura é de gesso.
No Brasil, os geradores de resíduos provenientes da construção civil devem, responsabilizar-se pela a redução, a reutilização, reciclagem e a destinação final dos rejeitos, conforme as recomendações da Resolução 307/2002, do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), que estabelece as diretrizes para gerenciamento e destinação final dos resíduos de construção (BRASIL, 2002). Esta resolução define os resíduos de construção como:
Os provenientes de construções, reformas, reparos e demolições de obra de construção civil, e os resultantes da preparação e da escavação de terrenos, tais como: tijolos, blocos cerâmicos, concreto em geral, solos, rochas, metais, resinas, colas, tintas, madeiras e compensados, forros, argamassa, gesso, telhas, pavimento asfáltico, vidros, plásticos, tubulações, fiação elétrica etc., comumente chamados de entulhos de obras, caliças ou metralha (BRASIL, 2002, p. 01).
Atualmente a Resolução 469/2015 do CONAMA classifica o gesso como resíduo de construção classe B, que são os resíduos recicláveis para outras destinações (BRASIL, 2015), porém até o ano de 2011, o resíduo era classificado como classe C, que são os resíduos para os quais não se possui tecnologias e aplicações economicamente viáveis (BRASIL, 2002).
De acordo com o Portal Fator Brasil (2011), a iniciativa para a modificação na Resolução 307 do CONAMA foi da Associação Brasileira do Drywall, que desenvolveu estudos em parceria com a indústria de cimento, e comprovou a possibilidade de reaproveitamento neste setor.
A Resolução 448/12 descreve que os resíduos da construção civil não podem ser dispostos em aterros de resíduos sólidos urbanos, em áreas de "bota fora", em encostas, corpos d'água, lotes
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vagos e em áreas protegidas por Lei (BRASIL, 2012). Os resíduos que possuem classificação B deverão ser reutilizados, reciclados ou encaminhados a áreas de armazenamento temporário, sendo dispostos de modo a permitir a sua utilização ou reciclagem futura (BRASIL, 2012, 2015).
O resíduo de gesso disposto em aterros sanitários ou de forma clandestina agrava a situação da poluição ambiental. Segundo CIWMB (2003 apud JOHN; CINCOTTO, 2003) o ambiente úmido, associado às condições aeróbicas e à presença de bactérias redutoras de sulfato, permite a dissociação dos componentes do gesso em dióxido de carbono, água e gás sulfídrico (H2S), que é tóxico e inflamável. Outro aspecto importante citado pelos autores é a incineração do resíduo, está produz o dióxido de enxofre (SO2), um gás tóxico.
A motivação para realizar este trabalho vem do interesse de conhecer as propriedades físicas e mecânicas do gesso reciclado, e analisar se estas possibilitam a utilização dos resíduos para a produção de novas peças de gesso, uma vez que o resíduo é classificado como classe “B”, segundo o CONAMA. Se a reutilização for viável, poderá diminuir o volume de resíduo de gesso nos aterros sanitários e contribuir para a sustentabilidade da construção civil.
1.2 PROBLEMA
Vásquez (2011) disserta que a preocupação com a escassez dos recursos naturais, a geração e os depósitos inadequados de resíduos, vem voltando a atenção para a questão ambiental nas atividades da construção civil nos últimos anos. De acordo com o autor os efeitos irreversíveis causados pela construção ao meio ambiente têm levado a busca de uma construção sustentável, baseado na prevenção e redução de resíduos sólidos com a utilização de materiais recicláveis e reutilizáveis.
A associação Brasileira do Drywall (2012) afirma que desde o final dos anos 1990, estão sendo pesquisados métodos de reciclagem do resíduo de gesso usado na construção civil, e que este material limpo e separado de outros resíduos da construção readquirem as características químicas da gipsita, mineral da qual se origina o gesso. Ainda conforme o autor atualmente as três principais frentes de reaproveitamento são a indústria de cimento, a agricultura, e o próprio setor de transformação de gesso, onde estes resíduos podem ser reincorporados as placas de gesso e outros artefatos, porém está opção ainda é pouco utilizada na prática.
Para a utilização do resíduo de gesso Pinheiro (2011, p. 3) descreve que “é necessário o desenvolvimento de pesquisas que avaliem os resíduos e o material resultante de sua reciclagem, para aplicação na própria cadeia produtiva do gesso”. Sob o ponto de vista de Bardella (2011) um dos aspectos importantes na pesquisa de reaproveitamento do gesso é a crescente conscientização sobre a importância da reciclagem de materiais para a manutenção dos recursos naturais.
1.2.1 Questões de pesquisa
A partir do problema, foi definida como questão geral de pesquisa:
A re-calcinação em diferentes temperaturas influencia as características físicas e mecânicas da pasta de gesso reciclado?
Desta questão principal, surgem outras, secundárias, como:
Quais características do gesso reciclado cumprem as exigências mínimas da NBR 13207?
O gesso reciclado e o gesso comercial quando comparados possuem características físicas e mecânicas semelhantes?
1.2.2 Objetivos de pesquisa
Esta pesquisa tem como objetivo geral verificar a influência da temperatura de re-calcinação dos resíduos de gesso nas propriedades físicas e mecânicas da pasta. Os objetivos específicos são:
Avaliar as propriedades físicas do gesso em forma de pó, através da granulometria e massa unitária.
Avaliar as propriedades físicas da pasta de gesso, através da consistência normal e do tempo de pega.
Avaliar as propriedades mecânicas do gesso através da dureza e resistência a compressão.
Verificar as potencialidades da pasta gerada pela reciclagem do gesso cumprir as exigências mínimas da NBR 13207.
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Comparar as propriedades físicas e mecânicas do gesso comercial e do gesso reciclado.
1.2.3 Delimitação
Este trabalho delimita-se no estudo da reutilização de resíduos de gesso de fundição utilizado na produção de peças para a construção civil, onde serão avaliadas as influências da temperatura de re-calcinação nas propriedades do gesso reciclado.
1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO
A estrutura da apresentação deste trabalho será a seguinte:
1º: Introdução: onde são descritos os aspectos básicos referentes ao tema abordado, assim como a contextualização, justificativa e objetivos geral e específico da pesquisa.
2º: Revisão Bibliográfica: encontram-se explanados alguns referenciais teóricos sobre o gesso, foram abordando os seguintes temas: mineral do qual o gesso se origina, jazidas, processo de produção do gesso utilizado para a construção civil, destinação e classificação dos resíduos. Também será abordado assuntos referentes a resíduos de construção e demolição (RCD).
3º: Metodologia: estão descritos os métodos de caracterização do objeto de estudo, com todos os detalhes dos procedimentos executados.
4º: Apresentação e Análise dos Resultados obtidos durante a realização das atividades descritas na metodologia.
5º: Conclusões e Sugestões para Trabalhos Futuros: encontra-se os resultados explanados de forma sintetizada, enfatizando-os, e fornecendo sugestões para trabalhos futuros.
2 REVISÃO DA LITERATURA
Neste capítulo será feita a revisão bibliográfica de temas pertinentes ao assunto, como forma de introduzir os conceitos que já foram e serão posteriormente abordados. Os tópicos abordados serão: gipsita, o gesso na construção civil, resíduos de gesso na construção civil e reciclagem de gesso.
2.1 GIPSITA
Os autores Baltar, Bastos e Luz (2005) caracterizam a gipsita como um sulfato de cálcio dihidratado, CaSO4.2H2O e sua composição teórica é de Cao 32,5%, SO3 46,6 %, e H2O 20,9%.
Para os autores o grande interesse em utilizar-se do minério gipsita é atribuído a sua característica peculiar de desidratar e re-hidratar facilmente.
A gipsita pode ser oriunda de fontes naturais e fontes residuais (JOHN; CINCOTTO, 2007). De acordo com os autores a gipsita natural é oriunda de rochas sedimentares muito solúveis, denominadas “evaporitos”, e as gipsitas residuais, são produtos resultantes de processos industriais da fabricação do ácido fosfórico, do ácido fluorídrico, do ácido bórico e da dessulfurização dos gases de combustão.
Pinheiro (2011) descreve que as gipsitas residuais são fontes alternativas de matéria-prima para a produção do gesso e já são utilizadas em alguns setores da construção civil. Entretanto o autor afirma que a viabilidade e a consolidação do seu uso prosseguem em estudo, devido a busca de alternativas que minimizem o consumo de recursos naturais não renováveis e os impactos ambientais.
O minério de gipsita é encontrado de forma natural, geralmente com granulação fina a média, estratificada ou maciça, com coloração em tons claros de amarelo e marrom, constituindo as denominadas rochas gipsíferas. São conhecidas três variedades de gipsita: a selenita, gipsita fibrosa e alabrasto. (LYRA SOBRINHO et al., 2001).
Ainda conforme Lyra Sobrinho et al. (2001), a selenita possui cristais monoclínicos prismáticos ou tabulares, a gipsita fibrosa que possui um agregado de fibras paralelas, mais ou menos longas, o alabastro se apresenta sob a forma maciça ou compacta de granulação muito fina,
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com cor branca translucida. Do minério de Gipsita também fazem parte também outros minerais, eventuais e sempre em quantidades subordinadas, entre os quais se incluem anidrita, calcita, dolomita, halita, enxofre, quartzo e argilas. (LYRA SOBRINHO et al., 2001)
No território brasileiro os principais depósitos de gipsita ocorrem associados às bacias sedimentares conhecidas como Bacia Amazônica (Amazonas e Pará); Bacia do Meio Norte ou Bacia do Parnaíba (Maranhão e Tocantins); Bacia Potiguar (Rio Grande do Norte); Bacia Sedimentar do Araripe (Piauí, Ceará e Pernambuco); e Bacia do Recôncavo (Bahia) (LYRA SOBRINHO et al., 2001).
O minério encontrado na região do Araripe possui uma pureza de aproximadamente 95%, na região são encontradas diferentes variedades mineralógicas da gipsita, conhecidas pelos nomes de cocadinha, rapadura, pedra Johnson, estrelinha, alabastro e selenite, além da anidrite. A utilização de cada uma dessas variedades depende da utilização industrial a que se destina, as espécies alabastro, boro e anidrite são utilizadas na fabricação de cimento (BALTAR, BASTOS E LUZ, 2005).
A Figura 1 retrata as variedades de gipsita encontrada no polo gesseiro de Araripe, onde respectivamente estão representadas: (A) Pedra Johnson; (B) cocadinha; (C) rapadura; (D) estrelinha; (E) selenita; (F) alabastro; (G) boro e (H) anidrite.
Figura 1: Variedades de gipsita encontradas na Região do Araripe
Fonte: Baltar, Freitas (2012)
De acordo com Queiroz Filho, Amorim Neto e Dantas (2014), a produção mundial de gipsita em 2013 foi de 160 milhões de toneladas. A China é o país que mais produz gipsita 50
milhões de toneladas, representando 31,3% da produção mundial, sendo o Brasil o maior produtor da América do Sul e o 11º do mundo, com uma produção de 3.332.991 toneladas, valor que representou 2,1% do total mundial.
Ainda conforme os autores, Pernambuco é o principal estado produtor de gipsita do Brasil, em 2013, este foi responsável por 87,6% do total produzido. Destaca-se o polo gesseiro do Araripe, situado no extremo oeste pernambucano, formado pelos municípios de Araripina, Trindade, Ipubi, Bodocó e Ouricuri. Os demais estados produtores de gipsita são: Maranhão (9,1%), Ceará (2,5%), Amazonas (0,6%) e Pará (0,2%) (QUEIROZ FILHO; AMORIM NETO; DANTAS, 2014). 2.2 O GESSO NA CONSTRUÇÃO CIVIL
2.2.1 Produção do gesso
Segundo John e Cincotto (2007), no Brasil o processo de produção do gesso de construção é realizado a partir de matérias primas naturais, onde são executadas as seguintes atividades de produção: extração do minério, seguida de britagem, moagem grossa, estocagem com homogeneização. Posteriormente é executada a secagem, a calcinação, a moagem fina e a silagem. O fluxograma da Figura 2 , demonstra como os autores Peres, Benachour e Santos (2001), descrevem o processo de produção do gesso. A gipsita passa pelos processos de britagem, moagem, peneiramento, calcinação, pulverização, estabilização e embalagem.
Figura 2: Fluxograma do processo de produção do gesso
Fonte: Adaptado de Peres, Benachour e Santos (2001)
GIPSITA MOAGEM PENEIRAMENTO CALCINAÇÃO PULVERIZAÇÃO ESTABILIZAÇÃO EMBALAGEM
_____________________________________________________________________________________________ 2.2.1.1 Lavra, britagem, moagem e secagem
O método de lavra utilizado no Brasil segundo Baltar, Bastos e Luz (2005) é a céu aberto através de bancadas simples, que permitem altas taxas de produção e baixos custos, os equipamentos utilizados são marteletes hidráulicos, tratores de esteira, rompedores hidráulicos e pás mecânicas. As atividades desenvolvidas é sequencialmente o decapeamento, perfuração, carregamento dos explosivos, desmonte e transporte. A Figura 3, demonstra uma frente de lavra em Araripina - Pernambuco.
Figura 3: Frente de lavra em Araripina
Fonte: Baltar, Bastos e Luz (2005)
Terminado o processo de lavra, os próximos processos são a britagem e a moagem. Os autores Baltar, Bastos e Luz (2005, p. 455) afirmam que “O beneficiamento da gipsita, em geral, resume-se a uma seleção manual, seguida de britagem, moagem e peneiramento. É comum o uso de britadores de mandíbula e moinhos de martelo”. Peres, Benachour e Santos (2001, p. 23) comentam que “a gipsita moída pode ser peneirada em peneiras vibratórias, e separada em frações para usos específicos”.
O produto resultante deste processo deve possuir uma granulometria uniforme, para que nos próximos processos haja uma desidratação uniforme da gipsita. A gipsita ainda pode passar por uma secagem a uma temperatura de no máximo 49ºC, para remover o excesso de umidade e facilitar o seu manuseio. (Velho et al., 1998 apud Baltar, Bastos e Luz, 2005).
2.2.1.2 Calcinação
calcinação da gipsita pode ocorrer em fornos sob pressão atmosférica ou em autoclaves, obtendo-se os tipos conhecidos como gesso α e gesso β, respectivamente, ambos com uma ampla variedade de aplicações industriais” (Regueiro e Lombardero, 1997 apud Baltar, Bastos e Luz, 2005 p. 457). Segundo os autores os fornos utilizados para a produção do gesso β operam a uma temperatura de 125 e 160ºC.
De acordo com Pinheiro (2011), o processo de calcinação da gipsita pode ocorrer por via úmida e via seca, a calcinação por via úmida é realizada em fornos com ambiente sob pressão de vapor de água saturado, em autoclaves que resulta na produção do gesso α (alfa). A via seca ocorre em fornos sob pressão atmosférica ou com uma fraca pressão de vapor de água (pressões menores que 1 atm), o gesso utilizado na construção civil, tipo β (beta), é produzido por esta via (PINHEIRO, 2011).
Conforme Baltar, Bastos e Luz (2005) o processo de calcinação é direto quando os gases de combustão entram em contato com a gipsita, ou indireto em fornos tubulares dotados de cilindros concêntricos, onde os gases quentes circulam no cilindro interno e o minério no cilindro externo. A Figura 4 possui a representação de um forno utilizado no Polo Gesseiro de Araripe – Pernambuco.
Figura 4: Forno do tipo rotativo horizontal de queima indireta
Fonte: Baltar, Bastos e Luz (2005)
2.2.1.3 Pulverização, estabilização e ensacamento
Após a calcinação o gesso é transferido para um silo de repouso, e se houver necessidade o produto é moído em um moinho martelo, moagem fina, para obter a granulometria final
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especificada pelas normas brasileiras da ABNT. (PERES, BENACHOUR E SANTOS, 2001). A NBR 1307 (ABNT, 1994), descreve que o gesso deve ser entregue em sacos de papel de várias folhas, estes sacos devem ser suficientemente fortes para evitar a ruptura durante o seu manuseio. Os autores ainda citam que os sacos devem ser identificados com o tipo de gesso que está armazenado (gesso para fundição, ou gesso para revestimento), e a armazenagem dos sacos deve ser feita em locais secos e protegidos para preservar a qualidade do produto. Peres, Benachour e Santos (2001) dissertam que “o gesso é normalmente embalado em sacos multifoliados de papel, contendo 20 ou 40 kg”.
2.2.1.4 Aditivos
Ao produto final também podem ser misturados aditivos, sua função é modificar as propriedades específicas do produto em função da característica que se deseja obter. (PERES, BENACHOUR E SANTOS, 2001). Os aditivos se classificam em:
Retardadores de pega: são adicionados a gessos que possuem trabalhabilidade muito curta,
estes atuam diretamente sobre a solubilidade do hemidrato, os retardadores mais tradicionais são o ácido cítrico, ácido tartárico, fosfato sódico, bórax, queratina (PERES, BENACHOUR E SANTOS, 2001).
Retentores de águas: são utilizados nas misturas para garantir uma recristalização adequada
e homogênea, são utilizados ésteres celulósicos que influenciam na capacidade de retenção de água, na aderência e na consistência do gesso (PERES, BENACHOUR E SANTOS, 2001).
Aerantes e umectantes: Os aditivos umectantes são utilizados quando surgem na pasta
grumos indesejáveis, os aerantes quando se deseja a incorporação de ar nas pastas, para se melhorar a trabalhabilidade, e a redução da formação de grumos (PERES, BENACHOUR E SANTOS, 2001).
Reforçadores de aderência: Utilizados para aumentar a aderência das pastas de gesso e a
resistência ao arrancamento do revestimento, estes são geralmente polímeros sintéticos dispersáveis em água (PERES, BENACHOUR E SANTOS, 2001).
Fluidificantes: Aumentam a fluidez, visando o aumento da resistência mecânica do produto
após a hidratação e secagem, normalmente são utilizados na produção de contrapisos autonivelantes, na fabricação de placas, elementos pré-fabricados, colas de gesso e gesso cerâmicos (PERES, BENACHOUR E SANTOS, 2001).
2.2.2 Influência da temperatura de calcinação nos compostos da gipsita
John e Cincotto (2007), descrevem que a fase mais comum do gesso de construção são os hemidratos β, de fórmula ( CaSO4.0,5 H2O). Porém dependendo da temperatura utilizada na calcinação, são originados outros compostos, conforme a temperatura ultrapassa 100ºC, ocorre a perda total ou parcial da água de cristalização, e a partir de 800ºC, ocorre a decomposição do sulfato, com perda do anidrido sulfúrico por evaporação e permanência do óxido de cálcio. O Quadro 1, demonstra os compostos obtidos, conforme os autores.
Quadro 1: Compostos obtidos, conforme Johnn e Cincotto (2007)
Temperatura Composto Características 140ºC – 160ºC
Hemidrato
( CaSO4.0,5 H2O) Formação do Hemidrato. 160ºC – 190ºC Anidrita III
( CaSO4. H2O)
Formação da Anidrita III, esta transforma-se em hemidrato com a
umidade do ar.
250ºC – 1200ºC Anidrita II ( CaSO4)
Formação da Anidrita II, produto estável de hidratação lenta, utilizado
no gesso de revestimento de parede, por aumentar a resistência a erosão e a
compressão.
1200ºC -1350ºC Anidrita I ( CaSO4) Formação da Anidrita I, difícil hidratação
1350ºC Ocorre a fusão
Acima de 1450ºC Dissociação da anidrita em anidrido sulfúrico e óxido de cálcio.
Fonte: Adaptado de John e Cincotto (2007)
De acordo com Baltar, Bastos e Luz (2005), a gipsita tem a propriedade de perder e recuperar a água de cristalização, e quando submetida a calcinação em diferentes faixas de temperatura, resulta em compostos com diferentes propriedades e hidratações. O Quadro 2, demonstra os compostos obtidos em cada faixa de temperatura de acordo com o referido autor.
_____________________________________________________________________________________________ Quadro 2: Compostos obtidos, de acordo com Baltar, Bastos e Luz (2005)
Temperatura Composto Características
125ºC – 180ºC Hemidrato CaSO4.0,5 H2O
Composto a partir do qual obtém-se os tipos conhecidos como gesso e gesso α.
180ºC - 250ºC Anidrita III
Produto solúvel, instável e ávido por água, que pode absorver umidade atmosférica e passar à forma de hemidrato. Essa propriedade torna a anidrita III um produto com características apropriadas para uso como acelerador de tempo de presa (tempo de pega).
300ºC - 700ºC Anidrita II Um produto totalmente desidratado, insolúvel, com natureza mineralógica semelhante à anidrita natural
700ºC - 900ºC Forma-se um produto inerte, sem aplicação industrial.
Fonte: Adaptado de Baltar, Bastos e Luz (2005)
Os autores Peres, Benachour e Santos (p. 26, 2001) citam que “de forma geral, a calcinação da gipsita sob diversas temperaturas, permite a obtenção de produtos variados. O Quadro 3 contém as faixas de temperaturas e os compostos encontrados segundo os autores.
Quadro 3: Compostos obtidos, segundo Peres, Benachour e Santos (2001)
Fonte: Adaptado de Peres, Benachour e Santos (2001)
Temperatura Composto Características 110ºC – 150ºC
Hemidrato ( CaSO4.0,5 H2O)
Formação do Hemidrato. Utilizado para gesso de fundição.
170ºC – 250ºC Anidrita III ( CaSO4. H2O)
Anidrita ativa ou solúvel. Normalmente utilizada para elaboração de misturas na produção de gesso rápido para diminuir o tempo de pega.
300ºC – 600ºC Anidrita II
Anidrita insolúvel – utilizada para a elaboração de misturas visando a produção de gesso para revestimentos.
2.2.3 Processo de hidratação do gesso e resistência mecânica
John e Cincotto (2007) afirmam que o gesso misturado com água forma uma pasta homogênea, consistente e trabalhável, após a adição de água a consistência aumenta e a pasta passa a ganhar resistência e endurece. Segundo os autores o hemidrato por ser mais solúvel é dissolvido em água e libera íons Ca2+ e SO42-, e após atingida a saturação, formam-se microcristais de dihidrato de baixa solubilidade.
Os íons se depositam sobre os núcleos dos dihidratos e proporcionam o crescimento dos cristais sob forma de agulhas entrelaçadas, o endurecimento ocorre com o aumento do número de cristais. O processo ocorrido é exotérmico e libera energia em forma de calor.
CaSO4.0,5 H2O + 1,5 H2O → CaSO4.2 H2O + calor (1)
O início de pega de acordo com a NBR 12128 (ABNT, 1991b), ocorre a partir do instante em que o gesso entrou em contato com a água, até o instante que a agulha do aparelho de Vicat não penetra mais no fundo da pasta. E o fim de pega é o tempo decorrido a partir do instante em que o gesso entrou em contato com a água, até o momento em que a agulha do aparelho de Vicat não deixa mais impressão na superfície da pasta.
Durante a hidratação, o hemidrato e a anidrita recuperam a quantidade de água perdida na calcinação, regenerando o sulfato de cálcio dihidratado. Porém as velocidades das reações são diferentes, ocorrendo em ordem decrescente: anidrita III, hemidrato, anidrita II e anidrita I. Sendo que o início de pega é dependente do constituinte de pega mais rápida, e o endurecimento do mais lento. A anidrita II possui uma velocidade de hidratação mais lenta que a do hemidrato, e sua hidratação preenche os vazios impedindo a ocorrência da retração de secagem e a fissuração. (LE COVEE, 1978 apud JHON; CINCOTTO, 2007)
Maksoud et al. (1996 apud Bardella, 2011), informam que a quantidade de anidrita no gesso deve ser controla, pois esta, em excesso aumenta a liberação de calor de hidratação, este calor pode ocasionar alteração no tempo de pega e causar microfissuras no gesso acabado.
Conforme os autores, fatores como a origem da matéria prima, impurezas, finura e o formato do grão, relação água/gesso, a velocidade e tempo de mistura também afetam o tempo de pega e o
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endurecimento da pasta de gesso, assim como sua resistência mecânica. Bardella (2011) cita que “A exposição das pastas endurecidas à umidade provoca queda em suas propriedades mecânicas. A estrutura da pasta modifica o contato entre os cristais, o que ocasiona a queda da resistência mecânica.” (LEWRY; WILLIAMSON, 1994a; KARNI; KARNI, 1995; BADENS; VEESLER; BOISTELLE, 1999 apud BARDELLA, 2011 p. 19)
2.2.4 Difração de raios-X
Khan (20--?), descreve que a difração de raio-X é uma das principais técnicas de identificação de compostos cristalinos e caracterização microestrutural. Segundo o autor a difração por raio-X ocorre da seguinte forma:
Os raios X ao atingirem um material podem ser espalhados elasticamente, sem perda de energia pelos elétrons de um átomo (dispersão ou espalhamento coerente). O fóton de raios X após a colisão com o elétron muda sua trajetória, mantendo, porém, a mesma fase e energia do fóton incidente. Sob o ponto de vista da física ondulatória, pode-se dizer que a onda eletromagnética é instantaneamente absorvida pelo elétron e reemitida; cada elétron atua, portanto, como centro de emissão de raios X.
Se os átomos que geram este espalhamento estiverem arranjados de maneira sistemática, como em uma estrutura cristalina, apresentando entre eles distâncias próximas ao do comprimento de onda da radiação incidente, pode-se verificar que as relações de fase entre os espalhamentos tornam-se periódicas e que efeitos de difração dos raios X podem ser observados em vários ângulos. (KAHN, 20--?, p.1).
Ainda conforme o autor a condição para que ocorra a difração de raios-X é expressa pela lei de Bragg, que pode ser descrita pela equação (n ℷ = 2 d se n 2 θ), onde: “n” a ordem de difração, “ℷ” refere-se ao comprimento de onda da radiação incidente, “d” à distância interplanar para um o conjunto de planos hkl da estrutura cristalina e θ o ângulo de incidência dos raios-X (medido entre feixe incidente de planos cristalinos.
Figura 5: Difração de raios-X
Para o reconhecimento dos compostos, é utilizada usualmente a estratégia de identificação manual, onde ocorre uma busca pelos compostos presumivelmente presentes em uma amostra. (KAHN,20--?). Quando aplicada a técnica de difração de raio-X em gessos comerciais tipo β, deverão ser encontrados os compostos citados no item 2.2.2, predominância do composto hemidrato, podendo conter outros compostos, como anidrita I, II e III.
2.2.5 Uso do gesso na construção civil
Conforme Baltar, Bastos e Luz (2005), o campo de utilização do gesso pode ser dividido em dois grandes grupos: o gesso para construção civil e o gesso industrial. Os autores descrevem que o gesso industrial, gesso α, é obtido através da calcinação em autoclave, e é caracterizado por possuir cristais compactos, regulares e resistentes.
As principais utilizações do gesso alfa são: indústria automobilística, odontologia, matrizes para indústria cerâmica, bandagens de alta resistência, indústria de modelagem (utilizada pelos artistas plásticos), ortopedia. (BALTAR; FREITAS, 2012).
A ABNT (1994), na NBR 13207 afirma que o gesso de construção é um material em forma de pó, proveniente da calcinação da gipsita, e este possui como principal composto o sulfato de cálcio, podendo conter em sua constituição aditivos controladores de tempo de pega. Dominguez e Santos (2001 apud Baltar, Bastos e Luz, 2005) dissertam que o grau de pureza do gesso utilizado na construção civil é superior a 75%.
Entre os produtos obtidos a partir do gesso β, destacam-se: o gesso de fundição, utilizado na confecção de pré-moldados, as placas para rebaixamento de tetos, os blocos para divisória, o gesso para isolamento térmico e acústico, o gesso para portas corta fogo, o gesso para revestimento manual de paredes e tetos, o gesso de projeção mecanizada de revestimento, e o gesso cola para rejunte de pré-moldados (BALTAR, BASTOS; LUZ, 2005)
O gesso para revestimento, utilizado na construção civil, é aplicado manualmente por meio de projeção pneumática nas paredes (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DO DRYWALL, 2012). Sua constituição é basicamente “hemidrato-β (CaSO4·0,5H2O) e anidrita insolúvel (CaSO4), podendo conter cerca de 2% de impurezas como sílica, sulfato de magnésio, carbonatos, argilas, óxidos de ferro e alumínio” (PERES; BENACHOUR; SANTOS, 2001).
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O gesso de fundição é utilizado na construção civil na produção industrial ou artesanal de componentes pré-moldados, como blocos, placas para forros, elementos decorativos ou de acabamento como sancas e estatuetas. Sua constituição é essencialmente de hemidrato-β (CaSO4·0,5H2O), podendo conter uma certa fração de anidrita solúvel (CaSO4·εH2O) (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DO DRYWALL, 2012; PERES; BENACHOUR; SANTOS, 2001). O Quadro 4 descreve as características físicas do gesso de fundição citadas por Peres, Benauchor e Santos (2001).
Quadro 4: Caractéristicas físicas do Gesso de Fundição
Características Valor Densidade após secagem 950-1050 Kg/m³ Resistência a compressão 4,5 Mpa
Trabalhabilidade 5 a 8 min
Fonte: Peres, Benachour e Santos (p. 72, 2001)
Com relação a água/gesso os autores afirmam que normalmente é utilizada a proporção de 0,75. Porém, uma melhor relação pode ser definida, pelas consistências desejadas ou mais adequadas a produção das peças. Bardella (2011), descreve em sua tese de doutorado, que a relação água/gesso utilizada em obra é de 0,70.
As chapas para drywall são de grandes dimensões, compostas de massa de gesso com aditivos prensada entre duas lâminas de cartão, os tipos principais são: “Standard (ST), para uso geral; Resistente à Umidade (RU), também conhecida como “chapa verde”, para uso em banheiros, lavabos, cozinhas, áreas de serviço e outros ambientes sujeitos a umidade; e Resistente ao Fogo (RF)” (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DO DRYWALL, 2012, p. 7). Também são utilizadas massas à base de gesso com aditivos para o recobrimento das cabeças dos parafusos utilizados na fixação das chapas de drywall.
O gesso para ser utilizado na construção civil deve atender as exigências descritas na NBR 13207 (ABNT, 1994). O gesso fino para revestimento, o gesso fino para fundição, o gesso grosso para revestimento e gesso grosso para fundição, devem atender os tempos de início e fim de pega conforme as exigências explicitas no Quadro 5. Segundo a NBR 12127 (ABNT, 1991a) o módulo de finura é um índice que representa globalmente a finura do material.
A NBR 12129 (ABNT, 1991c) afirma que a dureza é dada pela profundidade de impressão de uma esfera sob uma carga fixa, em um corpo de prova e a resistência a compressão é obtida em função da carga de ruptura em corpos de prova. As exigências a serem atendidas pelo pó e pasta de gesso estão descritas no Quadro 6.
Quadro 5: Exigências físicas do gesso para construção civil
Classificação do gesso
Tempo de Pega (min) Módulo de finura Início Fim
Gesso fino para
revestimento >10 >45 <1,10 Gesso grosso
para revestimento >10 >45 >1,10 Gesso fino para
fundição 4 – 10 20 - 45 <1,10 Gesso grosso
para fundição 4 – 10 20 - 45 >1,10
Fonte: Adaptado de ABNT, 1994
Quadro 6: Exigências mecânicas do gesso para construção civil
Determinação físicas e
mecânicas Limites Resistência à compressão > 8,40 Mpa
Dureza >30,00 N/mm² Massa unitária >700,00 Kg/m³
Fonte: Adaptado de ABNT, 1994
2.3 RESÍDUOS DE GESSO NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Segundo Karpinski et al. (2009), a construção civil é responsável por uma quantia considerável de resíduos depositados em encostas, rios, vias e logradouros públicos, estes depósitos irregulares comprometem a qualidade de vida da sociedade. Ângulo (2000), classifica os Resíduo de construção e demolição (RCD) como todos os resíduos provenientes das atividades de construção, sendo estas novas, reformas, demolições, que envolvam atividades de obras de arte, solos ou vegetação presentes na limpeza do terreno.
A Associação Brasileira do Drywall (2012) aponta que a geração de resíduos de gesso para revestimento ocorre durante a sua aplicação e nivelamento da superfície do revestimento. Os
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resíduos gerados pelas placas de gesso fundido são decorrentes de quebras e ajustes dimensionais exigidos durante a aplicação, e as chapas para drywall geram resíduos em função das necessidades de recortes ou ajustes dimensionais.
De acordo com Monteiro, Melo e Uchôa (2010), a perda média de gesso em uma obra onde é utilizada a argamassa de gesso é de 50% do total utilizado, Grosskopf et al. (2012), obteve em sua pesquisa resultados de uma perda média de 34%, já Dórea et. al (2009) encontrou perdas de 20,03 e 7,39%. John e Cincotto (2003) afirmam que os fabricantes de gesso em pó estimam as perdas em 30%.
Gosskopf et. al (2012), descreve que as perdas nos revestimentos argamassados ocorrem devido a superprodução de argamassa: onde a mão de obra não utiliza todo o produto antes de validar o tempo de pega, assim como ocorrem perdas devido ao processo executivo: decorrente da falta de treinamento da mãe de obra, e perdas devido à falta de continuidade do serviço.
Em contrapartida, quando são utilizadas placas de gesso a perda é reduzida para aproximadamente 5% (MONTEIRO; MELO; UCHÔA, 2010). A Figura 6 retrata o volume de resíduos gerados pelos revestimentos argamassados e a Figura 7 o volume gerado pela utilização de placas de gesso em um apartamento.
Figura 6: Volume de resíduo gerado pelo revestimento de paredes
Figura 7: Volume de resíduo gerado pela utilização de placas de gesso para forro
Fonte: MONTEIRO; MELO; UCHÔA, 2010
O processo produtivo de peças de gesso fundido utilizados na construção civil também gera resíduos. Segundo Pinheiro (2011), não existem dados oficiais que estimem os volumes gerados na fabricação dos componentes de gesso fundido.
Aguiar (2007) afirma que o volume de resíduos gerados durante a produção dos componentes depende do tipo de fabricação utilizado, podendo ser artesanal, semiartesanal ou automatizado. A Figura 8, demonstra os resíduos das atividades de produção de peças de fundição em Ijuí – RS.
Figura 8: Resíduo de gesso oriundo da produção de peças de fundição
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O Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA estabelece na resolução nº 307, que os resíduos provenientes das construções, reformas e demolições são identificados pela classe na qual se enquadra, podendo ser classificado como classe A, classe B, classe C e classe D (BRASIL, 2012).
Classe A: são os resíduos reutilizáveis ou recicláveis, nesta categoria estão os resíduos de
terraplanagem, pavimentação, obras de infraestrutura, fragmentos cerâmicos de tijolos, blocos, telhas e placas de revestimento. Também são classificados nesta classe as argamassas, concretos e peças pré-moldadas de concreto (BRASIL, 2015).
Classe B: são os resíduos recicláveis para outras destinações, tais como: plásticos, papel,
papelão, metais, vidros, madeiras e gesso (BRASIL, 2015).
Classe C: são os resíduos para os quais não foram desenvolvidas tecnologias ou aplicações
economicamente viáveis que permitam a sua reciclagem ou recuperação (BRASIL, 2015).
Classe D: são resíduos perigosos, tais como tintas, solventes, óleos. Também são
classificados nesta categoria os resíduos contaminados ou prejudiciais à saúde proveniente das atividades de construção civil em clínicas radiológicas, instalações industriais e outros, bem como telhas e demais objetos e materiais que contenham amianto ou outros produtos nocivos à saúde (BRASIL, 2015).
O gesso está inserido na Classe B, resíduos que possuem esta classificação deverão ser reutilizados, reciclados ou encaminhados a áreas de armazenamento temporário, sendo dispostos de modo a permitir a sua utilização ou reciclagem futura (BRASIL, 2012, 2015).
Os resíduos de gesso devem ser armazenados nos canteiros de obras separadamente das madeiras, metais, papéis e restos de alvenaria. Os locais de armazenagem devem ser secos, cobertos e protegidos de chuvas e quaisquer outras possibilidades de contato com a água. O transporte do resíduo para os locais de destinação final deve obedecer às regras estabelecidas pelo órgão municipal responsável pelo meio ambiente. A destinação final dos resíduos, em diversos municípios brasileiros são para as áreas de Transbordo e Triagem, onde os resíduos são separados e vendidos para os setores que farão sua reciclagem (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DO DRYWALL, 2012).
Os resíduos de gesso devem ter destinação apropriada para que seja evitada a contaminação do solo e do lençol freático, pois o resíduo em contato com a água e bactérias permite a dissociação dos componentes do gesso em dióxido de carbono água e gás sulfídrico H2S. (CIWMB, 2003 apud JOHN; CINCOTTO, 2003).
2.3.1 Reciclagem de resíduos de gesso
De acordo com a Associação Brasileira do Drywall (2012), os resíduos de gesso podem ser utilizados novamente na cadeia produtiva. Os resíduos de gesso estão sendo reaproveitados na indústria de cimento, como aditivo retardante de pega (cerca de 5%); na agricultura como fertilizante, corretivo de solos sódicos e condicionador de subsuperficie; e no próprio setor de transformação do gesso, porém essa última opção ainda é pouco utilizada.
Os autores John e Cincotto (2003), afirmam que a reciclagem do resíduo de gesso é tecnicamente possível, com várias aplicações, mas a viabilização da reciclagem em escala comercial depende de vários fatores, inclusive de características regionais. Ainda conforme os autores a separação dos resíduos no momento da geração e o controle de sua contaminação durante as etapas de estoque e transporte são condicionante para tornar a reciclagem possível.
2.3.1.1 Propriedades físicas do gesso em forma de pó
Com relação as propriedades físicas do gesso em pó, Pinheiro (2011), obteve em seus experimentos para resíduos obtidos de peças de gesso comercial valores médios de módulo de finura (MF)=0,43, diâmetro máximo (Φ max) = 0,420 mm, e massa unitária (Mu) = 470,65 kg/m³. Bardella (2011), utilizou-se das temperaturas de 150 °C, 180 °C e 200 °C, segundo o autor nas propriedades físicas dos gessos em pó comerciais e gessos reciclados ocorreram pequenas variações nos resultados de massa específica, massa unitária e módulo de finura, conforme o Quadro 7.
Bardella (2011), constatou que “não há diferença significativa para as curvas granulométricas dos gessos reciclados grossos calcinados a 150º e 180ºC” (BARDELLA, 2011 p.65), e que o tamanho das partículas obtidos pelo processo de moagem do resíduo, pode ter influência nas dimensões das partículas encontradas após a calcinação.
_____________________________________________________________________________________________ Quadro 7: Propriedades físicas dos gessos reciclados
Temperatura Mu (kg/m³) MF 150ºC 1,31 574,43 180ºC 1,17 549,57 200ºC 0,92 531,40
Adaptado de Bardella (2011)
2.3.1.2 Propriedades físicas da pasta de gesso
Para o tempo de pega, Bardella (2011), não encontrou resultados similares entre si, e o tempo de pega da pasta de gesso reciclado foi maior que os obtidos com pasta de gesso comercial. Segundo o autor, tanto as pastas recicladas quanto as pastas de gesso comercial, atingiram o tempo de pega exigido pela NBR 13.207 (ABNT, 1994).
Em contrapartida, Pinheiro (2011), constatou em seus experimentos que houve uma diminuição do tempo de pega das pastas de gesso reciclado em relação ao tempo de pega obtido na pasta de gesso comercial, onde as pastas de gesso reciclado produzidas com resíduos de produtos confeccionados de gesso comercial atingiram o tempo de pega especificado pela NBR 13.207 (ABNT, 1994).
2.3.1.3 Difração de raios-x
Com relação aos resultados dos difratogramas Bardella (2011), observou que os compostos presentes nos gessos comerciais foram os mesmos encontrados nos gessos reciclados, desidratados nas temperaturas de 150 °C, 180 °C e 200 °C. As amostras ensaiadas são compostas essencialmente de hemidrato e o que as diferencia é a intensidade dos picos de difração. Onde os gessos comerciais possuem picos de hemidrato mais intensos que o gesso reciclado, e o gesso reciclado possui picos de dihidrato mais intensos que o gesso comercial. Pinheiro (2011) apontou que os difratogramas do gesso reciclado apresentaram uma maior incidência de dihidratos quando comparado com o gesso comercial.
2.3.1.4 Propriedades mecânicas
De acordo com Bauer (1994), a temperatura e o módulo de finura influenciam na resistência do gesso, sendo obtida uma maior resistência nas calcinações em temperaturas mais elevadas ou
na moagem com maior finura, A água de amassamento também exerce influência na resistência mecânica do gesso, porém a variação é pouco significativa.
Bardella (2011), em suas pesquisas obteve resultados de resistência à compressão, resistência à tração na flexão e dureza com melhor desempenho para as pastas de gesso comercial em todas as idades ensaiadas, o autor utilizou-se de uma relação água gesso de 0,53 para as pastas de gesso comercial e relações água gesso de 0,7 e 0,8 para as pastas de gessos reciclados.
Pinheiro (2011) encontrou para as pastas de gesso recicladas obtidas a partir de peças de gesso comercial uma resistência a compressão média de 11,69 MPa aos 91 dias e uma dureza superficial de 29,47 Mpa, conforme exposto no Quadro 8. Pode se perceber que a resistência a compressão é superior a 8,40 Mpa e a dureza superficial está muito próxima de 30 Mpa, valor exigido pela NBR 13.207 (ABNT, 1994).
Quadro 8: Propriedades mecânicas dos gessos reciclados
Idades 1 dia 3 dias 7 dias 28 dias 91 dias Compressão (MPa) 6,20 5,99 5,67 9,93 11,69 Dureza superficial(Mpa) 12,16 15,22 14,48 26,79 29,47
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3 MÉTODO DE PESQUISA
Neste capítulo será abordado a metodologia, a estratégia e delineamento de pesquisa. Também será descrito o material necessário para o experimento e a forma que foram executados os ensaios laboratoriais.
3.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA
A pesquisa realizada de acordo com a sua natureza é classificada como básica. Gerhardt e Silveira (2009), definem que esta tem como objetivo gerar conhecimentos para aplicação prática voltados à solução de problemas específicos.
Sob o ponto de vista de sua abordagem a pesquisa em questão é considerada quantitativa> Segundo Fonseca (2002, apud Gerhardt e Silveira, 2013) a pesquisa quantitativa considera que a realidade só pode ser compreendida com base na análise de dados brutos, e recorre à linguagem matemática para descrever as causas de um fenômeno.
Em relação aos seus objetivos esta pesquisa pode ser classificada como exploratória. Gil (2002), descreve que a pesquisa exploratória tem como objetivo proporcionar maior conhecimento do problema, com a preocupação de torna-lo explicito ou a construir hipóteses.
Com base nos procedimentos técnicos descritos, a pesquisa pode ser caracterizada como pesquisa experimental e bibliográfica. Conforme Gil (2002), em uma pesquisa experimental determina-se um objeto de estudo, e são selecionadas variáveis capazes de influencia-lo, a partir destes, são definidas as formas de controles e de observação dos efeitos que esta variável produz no objeto de estudo; e bibliográfica pois a pesquisa é desenvolvida com base em material já elaborado.
3.2 DELINEAMENTO
A Figura 9 retrata o delineamento de pesquisa, onde está descrita as etapas principais do trabalho. A pesquisa foi iniciada a partir de uma revisão bibliográfica, a qual seguiu sendo realizada durante todas as etapas.
Figura 9: Delineamento de pesquisa
Fonte: autoria própria
Após a revisão bibliográfica inicial, o resíduo de gesso foi triturado, peneirado e re-calcinado. Em seguida as amostras de resíduo e de gesso comercial (GC), foram separadas e preparadas para os ensaios em laboratório. Os ensaios de granulometria, massa unitária, consistência normal, tempo de pega, dureza e resistência a compressão foram realizados no Laboratório de Engenharia Civil (LEC) da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul (UNIJUÍ). As análises de Difração de raios-X foram executadas no laboratório de Engenharia Química da Universidade Federal de Santa Maria.
Após a conclusão dos ensaios, realizou-se uma compilação dos dados e a análise e interpretação de resultados com o intuito de verificar a influência da temperatura de re-calcinação nas propriedades da pasta. RE VISÃO BIBLI OGR ÁFICA RE-CALCINAÇÃO DO GESSO REALIZAÇÃO DOS ENSAIOS LABORATORIAIS
COMPILAÇÃO DOS DADOS
ANÁLISES E CONSIDERAÇÕES FINAIS
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3.3 MATERIAL E MÉTODOS LABORATORIAIS 3.3.1 Materiais
Para a realização do experimento fez-se necessário a obtenção de resíduos de gesso moído oriundos de uma empresa de fundição, onde são comercializadas placas para forros e confeccionadas peças decorativas, Figura 10. Bem como a obtenção de gesso comercial, utilizado em trabalhos de fundição. Para a moagem utilizou-se um triturador tipo martelo, Figura 11. Após a moagem do resíduo, este foi transportado para o LEC.
Figura 10: Obtenção do resíduo de gesso
Fonte: autoria própria
Figura 11: Moagem do resíduo
3.3.2 Peneiramento e re-calcinação do resíduo
Inicialmente houve um peneiramento na peneira de abertura nominal 2 mm, Figura 12, de 27 kg de resíduo moído, pois conforme a NBR 12127 (ABNT, 1991a) e 12128 (ABNT, 1991b), para a realização dos ensaios laboratoriais o material deve possuir uma granulometria inferior a 2mm.
Figura 12: Peneiramento, peneira 2mm.
Fonte: autoria própria
Bardella (2011) para a realização do seu experimento utilizou temperaturas de re-calcinação de 150º C, 180ºC e 200ºC, e a partir do momento que a estufa atingiu a temperatura indicada, manteve esta temperatura durante 24 horas. O autor descreve que “essas temperaturas de desidratação foram escolhidas visando-se um menor consumo de energia no processo de obtenção do gesso reciclado” (BARDELLA, 2011 p.36).
Pinheiro (2011) analisou as condições de re-calcinação do resíduo de gesso a temperaturas de 120ºC, 150ºC e 200ºC. O autor cita que é aconselhável que a reciclagem do resíduo seja um processo simples, de baixo custo energético e de fácil aplicação nas proximidades da fonte geradora de resíduo, de forma que seja economicamente viável a implantação da reciclagem (CNTL, 2003
apud Pinheiro,2011).
Analisando estes aspectos citados pelos autores, foram escolhidas para a realização desta pesquisa as temperaturas de re-calcinação de 100ºC, 150ºC e 180ºC. Os resíduos foram colocados em formas metálicas e levados para a estufa, onde permaneceram durante 24 horas, após este período na estufa o material foi resfriado e armazenado em sacos plásticos hermeticamente
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fechados, a Figura 13 retrata o resíduo calcinado pronto para a armazenagem. Finalizada a re-calcinação do material, as amostras foram nomeadas conforme o Quadro 9 e as propriedades físicas e mecânicas das amostras foram analisadas conforme os tópicos a seguir.
Figura 13: Resíduo re-calcinado
Fonte: autoria própria
Quadro 9: Sigla utilizada para a denominação das amostras
Sigla Material
R100 Resíduo re-calcinado a 100ºC R150 Resíduo re-calcinado a 150ºC R180 Resíduo re-calcinado a 180ºC
GC Gesso Comercial
Fonte: autoria própria
3.3.3 Difração de raios-X
As análises de Difração de raios-x foram executadas na faixa de 5⁰ (2θ) a 70⁰ (2θ), em amostras do material em pó, conservadas em recipientes fechados até a data do ensaio. Esta foi realizada qualitativamente, investigando-se as diferentes fases cristalinas presentes nos gessos estudados nesta pesquisa, por meio da identificação dos picos de difração.
3.3.4 Propriedades físicas do gesso em forma de pó
Para a determinação das propriedades físicas do gesso em forma de pó fez-se necessário realização dos ensaios de granulometria e massa unitária (ABNT, 1991a). Os ensaios foram realizados conforme prevê a NBR 12127.
3.3.4.1 Granulometria
Inicialmente toma-se uma quantidade de amostra de no mínimo 300g, e faz-se o peneiramento na peneira de abertura nominal de 2,0mm, com o auxílio de um pincel, o material peneirado deve ser pesado. Desta amostra inicial deve-se secar 210g em uma estufa à temperatura de 40ºC, e esfriá-la em dessecador. A massa inicial de 210g deve ser quarteada até obter-se 100g, O material deverá ser passado na peneira de 0,840mm. (ABNT, 1991a).
A peneira deve ser segurada ligeiramente inclinada em uma das mãos e deve-se sacudir a uma velocidade de 125 movimentos por minuto, a cada 25 movimento executar um movimento de giro a 90º, batendo ligeiramente com as mãos nas laterais e recomeça-se a operação. Após a execução na peneira 0,840mm transfere-se o passante para a peneira 0,42mm, e sucessivamente pela peneira 0,210mm e 0,105mm. O que ficou retido em cada peneira é necessário ser anotado (ABNT, 1991a).
As amostras re-calcinadas não foram secas à 40ºC, pois estas foram submetidas a temperaturas superiores devido ao processo de queima. Na Figura 14, as 210g foram quarteadas e a Figura 15 demonstra o peneiramento do resíduo na peneira 0,210mm.
Figura 14: Amostra quarteada
_____________________________________________________________________________________________ Figura 15: Peneiramento manual, peneiramento 0,212mm
Fonte: autoria própria
Conforme a ABNT (1991a), para as peneiras 0,840mm e de 0,420mm o material retido em porcentagem é dada pela seguinte equação:
R = m
M x 100
(2) Onde:
R= material retido em porcentagem m= resíduo na peneira, em gramas M= massa inicial, em gramas
A norma determina que para as peneiras de 0,210mm e de 0,105 e fundo da peneira utiliza-se a utiliza-seguinte equação para determinar o material retido:
R = m
M1 x 100
(3) Onde:
R= material retido em porcentagem m= resíduo na peneira, em gramas
O módulo de finura é determinado pela equação: MF = ∑Ra 100 (4) Onde: MF= Módulo de Finura
∑Ra= Somatório do percentual retido acumulado em cada peneira da série padrão.
3.3.4.2 Massa unitária
Para a definição da massa unitária, coloca-se 100g de gesso em um funil, até o recipiente estar transbordante de material, a superfície deve ser rasada e o recipiente pesado. (ABNT, 1991a). A Figura 16 retrata o equipamento utilizado na realização do ensaio.
Figura 16: Funil sobre o recipiente
Fonte: autoria própria
De acordo com a norma, a massa unitária (Mu) é determinada pela seguinte equação:
Mu = M
V x 1000
(5) Onde:
